[发明专利]一种类单晶晶体硅锭的制作方法和多晶硅铸锭炉

说明书

技术领域：

本发明涉及太阳电池制造技术领域，尤其涉及一种类单晶晶体硅锭的制作方法和多晶硅铸锭炉。

背景技术：

太阳能电池可以将光能转换为电能，是现代节能社会发展的一个重点。根据基体材料的不同，现有的太阳能电池主要分为多晶硅太阳能电池和单晶硅太阳能电池。其中，单晶硅太阳能电池的转化效率高，但生产成本也高，多晶硅太阳能电池的生产成本也低，但其转化效率较低。

为了综合上述多晶硅太阳能电池和单晶硅太阳能电池优点，出现了一种类单晶太阳能电池。类单晶硅是结合单晶硅和多晶硅双重优势的一种新产品，它采用类似多晶硅锭的低成本铸造方法制成，即首先在坩埚底部铺设一定厚度的籽晶层，并在籽晶层上方堆放硅料；对坩埚加热，使所述硅料完全熔化成液态，并使籽晶层部分熔化，其余部分的籽晶层仍保持固态，固态籽晶层用于引导后续生长成为具有与籽晶相同晶体学取向的硅晶体；通过控制炉内的温度变化，形成垂直于坩埚底部的纵向温度梯度，对硅料溶液进行自下而上的冷却，实现晶体的定向生长。

但是，上述方法现生产得到的类单晶晶体硅锭存在高密度的位错，甚至在籽晶拼缝处会生长出多晶硅，降低了类单晶硅太阳能电池的转化效率。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种类单晶晶体硅锭的制作方法和多晶硅铸锭炉，以减少类单晶晶体硅锭内的位错，并抑制籽晶拼缝处多晶的生长，进而提高类单晶硅太阳能电池的转换效率。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种类单晶晶体硅锭的制作方法，包括：

对铺设在一容器底部的籽晶层和位于所述籽晶层上方的硅料进行加热，使所述硅料完全熔化，并使所述籽晶层部分熔化，形成液态硅层，且未熔化的部分籽晶层保持为固态；

在类单晶生长时，控制所述容器内的热场，使所述籽晶层内的籽晶间拼缝处温度高于籽晶区域的温度。

一种多晶硅铸锭炉，用于类单晶晶体硅锭的制作，包括用于支撑籽晶和硅料的承载容器的底板，所述底板表面与籽晶间拼缝对应的位置处的热导率低于其他位置处的热导率。

优选的，所述底板包括：

底板主体和控温部件，所述控温部件与籽晶间拼缝位置相对应，且所述控温部件的热导率低于底板主体的热导率。

优选的，所述底板主体的热导率为10W/(m·K)~1000W/(m·K)。

优选的，所述控温部件的热导率为0.01W/(m·K)~50W/(m·K)。

优选的，所述温控部件围成多个尺寸相同的矩形，且所述矩形以阵列方式排布在所述底板主体上。

优选的，所述底板主体为一平板结构。

优选的，所述底板主体表面设置有凹槽。

优选的，所述凹槽的深度为1mm~30mm，所述凹槽的宽度为2mm~80mm。

优选的，所述控温部件设置在所述凹槽内，且所述温控部件填满所述凹槽。

优选的，所述温控部件直接贴合在所述底板主体表面上。

优选的，所述温控部件的厚度为1mm~20mm，所述温控部件的宽度为2mm~80mm。

优选的，所述底板主体内设置有通透槽，所述通透槽贯穿所述底板主体。

优选的，所述温控部件设置在所述通透槽内。

优选的，所述多晶硅铸锭炉优选的，还包括：

保温板，所述保温板围成一保温腔；

冷却铜板，所述冷却铜板位于保温腔的底部；

底部加热器，所述底部加热器位于冷却铜板上方；

热交换台，所述热交换台位于所述底部加热器的上方，且所述热交换台上方设置有底板；

硅料盛载容器，所述硅料盛载容器用于盛放硅料和籽晶，所述硅料盛载容器外围设置有防护板，且所述硅料盛载容器和防护板位于底板上方；

顶部加热器，所述顶部加热器位于保温腔的顶部。

本发明所提供的技术方案中，在类单晶晶体硅生长时，控制所述容器内的热场，使所述籽晶层内的籽晶间拼缝处温度高于籽晶区域的温度，籽晶区域的晶体优先向拼缝处生长，并且籽晶处的晶体生长速度大于拼缝处的晶体生长速度，则抑制了拼缝处多晶的生长，使得拼缝处的晶向可控，并且拼缝处的晶向与籽晶晶向保持一致，减少了位错的产生，进而提高了类单晶硅太阳能电池的转化效率。

附图说明